仓储自动化：大趋势下的小元件
【导读】在全球数字化转型的背景下，智能化的浪潮正席卷各行各业，特别是那些对于效率和成本比较敏感的应用场景，更是智能化的重要着力点，比如仓储行业。这也推动仓储自动化日渐成为引人注目的风口。
仓储自动化起源于20世纪50年代的美国，彼时开发者将计算机控制技术应用到传统的高架仓库中，开创了自动化仓储的先河。人们很快意识到此举对于提升仓储运营效率、降低综合成本的好处，因此很快将这样的成功案例复刻到了更广泛的仓储应用中。
时至今日，仓储自动化根据应用场景的不同，演化出了两种类型：
● 工业生产型 工业企业基于原材料、半成品、成品以及零备件等货物存储、输送和信息化管理，实现物料自动传输与订单自动处理，提高生产配套效率、车间物流管理水平以及仓储管理能力。这已经是工业4.0蓝图中重要的一环。
● 商业配送型 主要为商业企业提供产品存储、分拣、配送和信息化管理，实现信息自动传输与订单自动处理，提高订单处理能力，降低订单分拣成本，进而减少流通成本。此类应用业已成为今天庞大的电商王国不可或缺的支柱。
可见，仓储自动化已经与智能制造、电子商务这两个重要的经济引擎深度绑定，其未来可持续的发展前景毋庸置疑。据Allied Market Research的市场研究数据，2022年全球仓库自动化市场规模约为157亿美元；在2023至2031年间，预计该市场的年复合增速为15.3%，在2031年将达到576 亿美元。
图1：仓储自动化在降本增效方面成效显著
（图片来源：TE）
仓储自动化中的创新技术
按照比较严谨的定义，仓储自动化是指通过信息化、物联网和机电一体化等技术，提供智能化物流解决方案，通过将物料出入库、存储、输送、生产、分拣等物流过程自动化、信息化和智能化，来实现降本增效的目的。由此不难看出，新技术的应用是仓储自动化发展的底层驱动力。
与其他自动化系统类似，仓储自动化系统也包括感知、连接、决策、执行等几个关键环节，构建起了一个完整的数据产生、传输、处理和应用的链条。这其中，也是各种创新技术的演兵场。
识别与感测
现代仓储管理依托RFID技术，可以自动读取仓库中不同货物的数字标签，识别其“身份”并进行自动化处理，提供了一种高效的解决方案。同时，更多的传感技术也正在被集成到仓储自动化系统中，让相关的设备具备诸如机器视觉和空间感知等能力，以便可以综合更多的数据，建立更全面的洞察。
物联网
高效物流传送的背后，实际上是更为高效的数据流的传输。物联网为仓储自动化提供了一个数据通信的基础骨架，特别是无线连接技术的应用，将大量的仓储设备连为一体，确保数据在其中快速而准确地传递。
仓储管理系统（WMS）
这是整个仓储自动化系统的“大脑”，汇聚来自各方面的数据，并通过处理最终形成决策指令，驱动整个仓储系统的高效运转。值得注意的是，AI技术的应用，正在赋能WMS新一轮的迭代升级，建立在海量数据基础上的洞察，为优化流程、避免故障、提升效率带来更大的价值。
仓储机器人
自主运作的机器人作为仓储系统中实现货物搬运的末端执行器，是仓储自动化的一个重要标志，其中具有代表性的包括AGV（自动导航车辆）、AMR（自主移动机器人）和ASRS（自动存储和检索系统）。它们可以根据预先设置好的线路（如AGV）或者是自主感知周围环境（如AMR）自动化运行，实际上自身就已经是一个集环境感知、决策规划和控制执行于一体的综合智能设备，且产品的功能和形态也日趋多样化。
智能基础设施
为了支撑整个仓储系统的智能化发展，相关的基础设施也需要智能化升级，比如为AGV和AMR配套的智能充电站、安全监控设备等，这也是将仓储自动化系统无缝融入到仓储物流体系中的关键。
当然，想要构建起一个理想的仓储自动化系统，要从大量具体而微的技术细节入手，元器件的选型就是不容忽视的一个环节。如何正确选择元器件，以满足新一代仓储自动化系统设计的要求？其中需要考量的要素有很多，不过有三个方面的需求特别值得关注，那就是：可靠性、连接性和安全性。
确保EMI设计的可靠性
智能仓储系统具有连续不间断工作的特性，因此对于高可靠性和长寿命具有天生的依赖。可以想见，在一个高速运转的仓库物流系统中，任何停工故障都是不能接受的。
确保系统的可靠性是一个综合性的工作，其中任何一个环节都不容疏漏。比如，在空间密闭而紧凑的仓库中，随着电子设备越来越多，EMI（电磁干扰）设计方面的挑战会特别突出。这是因为每个电气或电子装置均可能是潜在的EMI源，其必须满足严苛的EMI可靠性标准要求。
TE Connectivity （TE）的Corcom滤波器就为抑制电源线路上的EMI问题提供了一个理想的解决方案。其中，Corcom AHV三相高性能EMI滤波器采用双级或单级三角形配置，可过滤额定电压高达760VAC和额定电流高达1,000A应用的电磁干扰，以支持大功率的应用，且漏电流很低，是仓储自动化充电设施等应用的理想选择。而且，该EMI滤波器采用紧凑的书架或底盘设计，占地面积小，可节省空间和成本，这也为仓储系统整体的布局规划设计提供了极大的便利性。
AHV三相EMI滤波器通过了UL 60939-3标准UL认证并符合CSA22.2 No 8标准，这无疑为其在复杂EMI环境中的应用，提供了一个有力的背书。
图2：Corcom AHV三相高性能EMI滤波器
（图源：TE）
支持稳固而灵活的连接性
随着进入仓库的智能设备越来越多，且其电子系统日趋复杂，必须要认真考虑在设备之间建立稳固而灵活的连接。而如果有一种现成商用的互连系统，能够提供可靠的电气连接，使用便利，且其通用性还能带来成本上的优势，肯定会受到开发者的青睐。
TE的AMPMODU MTE连接器就是为满足这样的设计需求而开发的。该连接器边框能够用引导肋将较小的母端和引脚组件编成一组，形成较大的单排或双排锁定连接器，应用十分灵活；其采用的锁定和极化设计，有助于实现配接的稳固性和可靠性；该连接器还提供不同的端接、镀层等选项，以满足广泛的硬件互连需求。
与AMPMODU MTE连接器配套使用的电缆组件，在提升整个互连系统稳固性和灵活性方面也发挥着重要的作用。其正向闩锁可防止在剧烈冲击和振动环境中脱落，滑动保持尾部选项有助于在焊接前将连接器牢固地固定在电路板上，极化设计确保了正确插配。该系列电缆组件长度为3"和11.8"，具有母头对母头和公头对公头组装选项，还可提供各种端接（包括压接和IDC）、电镀和安装选项，可满足32AWG至20AWG范围内的线对板和线对线需求。同时，IDC和压接式触点可互换，这也使得现场维修变得更为方便。
总之，有了这样的现成商用互连产品，就可以一站满足仓储自动化中的诸多设计需求！
图3：AMPMODU MTE现成电缆组件
（图源：TE）
无死角守护更高的安全性
作为工业自动化的一个分支，仓储自动化中的安全性是一道不可逾越的红线。这种安全性上的需求包括仓储自动化系统本身的安全性，即要避免设备运行过程中各类安全事故的发生；也包括作业人员的安全，特别是在人机共处、协同工作的场景中，这种安全诉求显得更为迫切。
通常来讲，整个自动化系统的安全，需要从几个不同的层面一起着手，才能确保安全无死角。首先，在元器件级方案上，就要选用符合安全标准的物料；其次，在系统级设计上，要充分考虑安全冗余，确保在局部出现失效或故障的情况下，整个系统仍能安全运作；再有，要部署相关的安全监测设施，保证及时发现安全问题并进行处理，在这方面引入基于AI和大数据分析的预测性维护，做到防患于未然，是当下一个重要的技术路径；最后，一旦出现了安全问题，要有快速而可靠的终止机制，通过人工的干预，守住这道最后的安全防线。
在守卫这最后一道安全防线中，“一按即停”的按钮急停开关就是一个看似简单却不可或缺的存在。大家对于这种“红色的蘑菇头” 按钮一定不陌生，但由于其在安全防护中的关键作用，在设计和制造时也不可随便。
以TE Connectivity的Alcoswitch PBES16按钮急停开关为例，该产品符合IEC 60947-5-1和IEC 60947 5-5标准；具有IP65防护等级，可以承受恶劣环境；20N的作用力，适用于加固应用并可避免意外触发。为了满足不同应用的要求，该按钮急停开关还提供焊接或快速连接断开等不同端子类型的产品，以及照明或非照明两种型号，并提供两种不同的致动器按钮样式选项，可以说是仓储自动化安全防护方面的可靠“卫士”。
图4：Alcoswitch PBES16按钮急停开关
（图源：TE）
本文小结
有分析显示，很多企业（特别是中小型企业）的物流成本会占到经营总成本的30%左右，因此将仓储自动化作为降本增效的切入点，就成为了现代制造业和商业公司的必然选择。
不过，尽管仓储自动化、智能化的愿景十分宏大，但是实现起来必须从每一颗小小的元器件入手，选择那些能够顺应仓储自动化发展大趋势的物料，依托每一颗料的性能优点最终构建起整个系统的大优势。
本文所介绍的来自TE的三款元件，就是能够帮助你构筑这一竞争优势的基石，来详细了解一下吧！
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